Вариант 1. Определить по диаграмме железо-цементит, какие превращения совершаются в заэвтектоидной стали марки У10 и доэвтектическом чугуне при медленном

Сталь марки У10 содержит 0,95 — 1,04% С. Кристаллизация сплава начнется при температуре примерно 1480 ºС (точка 1), когда из расплава начнет выделяться аустенит — твердый раствор углерода в γ - железе. В процессе кристаллизации концентрация жидкости изменяется по линии ВС (линии ликвидус) концентрация аустенита по линии JE (линия солидус). Процесс кристаллизации заканчивается в точке 2, образуется однородный твердый раствор γ. Превращение аустенита начнется в точке 3, когда из аустенита выделится цементит. При выделении цементита аустенит обедняется углеродом в соответствии с линией ES, показывающей предельное насыщение аустенита углеродом. В точке 4 начинается образование перлита, которое происходит при постоянной температуре по эвтектоидной реакции. Продуктом этого превращения является эвтектоидная смесь феррита и цементита — перлит. В результате получается структура, состоящая из цементита, выделяющегося по границам зерен в виде сетки, и перлита.

Доэвтектический чугун содержит углерода более 2,14%, но менее 4,3%. Начало кристаллизации такого чугуна определяется точкой 1`, лежащей на линии ликвидус. При последующем охлаждении происходит выделение кристаллов аустенита переменного состава, концентрация которых определяется линией солидус. В точке 2` при температуре 1147 ºС кристаллизуется эвтектика по эвтектической реакции. В результате этой реакции образуется эвтектическая смесь аустенита и цементита, которая называется ледебуритом. Кристаллизацией эвтектики заканчивается первичная кристаллизация этого чугуна. После окончания первичной кристаллизации структура чугуна состоит из ледебуритной эвтектики и первичных кристаллов аустенита. И первичный аустенит, и аустенит, входящий в эвтектику, содержат максимальное количество углерода (2,14%). При более низких температурах такое количество углерода не может содержаться в растворе, и при охлаждении от 1147 ºС до 727 ºС углерод выделяется из аустенита в виде вторичного цементита. Аустенит изменяет свою концентрацию от 2,14 до 0,8%С. В точке 3` происходит перлитное превращение. Структура такого доэвтектического чугуна состоит из перлита, ледебурита и вторичного цементита.

Чугун (кроме белого) отличается от стали наличием в структуре графитовых включений различной формы. Графит по сравнению со сталью обладает низкими механическими свойствами. Графитные включения можно считать в первом приближении просто пустотами, трещинами.